直流接地故障分析及其查找方法

盛偉

摘 要 變電站內的直流系統為保護裝置、信號系統、控制等系統提供持續的直流電源，若出現直流接地可能導致出現誤動作，對電網的可靠運行產生威脅。本文闡述了直流系統的基本概念，分析了直流接地的常見原因以及危害，仔細論述了直流接地查找方法的工作原理并給出了查找方法。為變電站設備維護人員查找直流接地故障提供參考。

關鍵詞 直流系統;接地;環網;查找

中圖分類號：TM131 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0113-02

1直流系統基本概念

直流系統是變電站內為二次設備供電的系統，其主要采用±220V或±110V電壓等級，其正負電源母線對地電壓一般為+110V以及-110V。變電站直流系統一般采用浮充供電方式，整流裝置以及蓄電池并聯供電。當直流系統正常工作時，380V交流電經過整流器向用電設備供電，此時蓄電池一般處于充電狀態;當直流系統發生故障或沖擊直流電流較大時，轉變為蓄電池向用電設備提供直流電。直流系統通過這樣的設計，保證其能可靠提供持續的直流電源。

2 直流接地的常見原因

在變電站中，直流系統是一個具有很多分支的供電系統，其接線方式主要包括輻射型以及分段環網型，較為復雜。在變電站，直流接地主要原因有以下幾點：1）天氣因素。直流接地很大一部分產生的原因是在出現下雨或起霧的時候，由于端子箱較為潮濕，加熱器工作不良，容易造成直流接地。2）人為因素。作業人員由于工作不負責或失誤，將二次回路與設備外殼或其他接地部位相接觸造成直流接地;或者維護不到位，有些設備沒有按規定增加防雨罩導致銹蝕;或者作業時對電纜的絕緣層造成了損傷，或者誤接線等等。3）環境因素。由于很多設備運行的環境較為惡劣導致絕緣下降，若工作環境存在振動的情況也有可能造成直流回路出現異常。

3 直流接地的危害

若發生直流一點接地故障，一般不會嚴重影響直流系統的運行，但若由一點接地發展為多點接地則有可能導致保護裝置、信號系統、控制系統的誤動作。由于正常運行時跳閘線圈兩側為負電，當出現正接地的情況時，可能導致跳閘繼電器誤動作而跳閘;若發生兩點負接地，將跳閘線圈或合閘線圈短路，若出現線路故障則可能出現保護拒動。

4 查找直流接地的工作原理

從現場實際情況出發，查找直流接地通常采用以下幾種

原理。

1）平衡電橋法。平衡電橋法原理簡單，應用較為廣泛。它能夠監測到直流系統正負電源對地絕緣的情況。當沒有接地點時電流較為微弱，不足以使繼電器動作，當出現一點接地故障后電橋的平衡遭到破壞，經過繼電器動作線圈的電流變強，繼電器動作，絕緣檢測系統發出接地信號。

2）低頻信號注入法。其工作原理是當檢測出存在接地點時，向直流系統的正負兩極注入一個低頻交流信號，再利用電流互感器逐個檢測直流系統各個支路的電流，進而得到直流系統的對地電阻以及等值電容的泄露電流向量和，求出電流的電阻分量，得到絕緣電阻大小，當對地電阻比較小時即可找出直流接地的故障范圍。

3）變頻信號注入法。在較低的頻率范圍內，向直流系統正負極注入頻率變化的兩路信號，并且電壓大小不變，通過鉗形電流表觀察直流系統各支路電流大小的變化來查找接地點，其電流大小如下式所示。

（1）

（2）

其中，R是接地電阻，C為分布電容。

由式（1）和式（2），鉗形電流表測得的電流大小見下式。

（3）

其中，K=f2/f1。

由式（3）可知，利用注入頻率變化、電壓大小不變的電壓信號，能夠得到阻性電流值，再利用歐姆定律可得到對地電阻的大小。

4）直流檢測法。該方法是通過測量直流系統的一條支路在正極流出的電流值I1以及在負極流入的電流值I?2，若無接地點，則兩值幅值相等，方向相反。穿過電流互感器的電流和值為零。若出現直流接地導致電流泄露，則穿過傳感器的直流等于I1與I?2的差值。

5 直流接地查找方法

本文第四部分詳細給出了查找直流接地常見的工作原理，隨著技術的發展，不同的廠家通過各種原理的改進方式，逐漸提高直流接地查找的準確率和精度。對于變電站維護人員來說，在了解這些原理的同時也應當掌握查找的方法。

1）直流接地查找步驟。直流接地故障點的查找難度較大，若想以最快的速度發現接地點，維護人員就需要對電站的二次接線較為了解，對回路中繼電器的狀態非常熟悉。一般來說，直流系統可分為保護裝置電源部分、其他設備電源部分、控制電源部分、信號部分以及照明部分等。其遵循的步驟可采取先室外后室內，先非重要電源再重要電源。通常通過直流接地查找鉗表或斷開空開或電纜接線的方法，從上往下地縮小范圍直至確定到接地點的具體地點?？紤]到變電站正在運行，以保護裝置為例，斷開保護裝置電源的時間不能過長。斷開電源后要迅速判斷直流接地點是否還存在。由于可能存在寄生回路或多點接地等干擾，采用上述方法也可能無法找到接地點的位置，需要進一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法為仔細檢查、試拉電源、絕緣檢查。

仔細檢查的內容有幾個方面，首先要檢查是否因為下雨而導致接地故障，特別是室外的端子箱等處要重點查看。另外要查看端子箱內的封堵情況，防止小動物進入端子箱或電纜溝內，一方面小動物可能直接接觸到直流二次電纜，也有可能是小動物將二次電纜的絕緣層破壞掉。第三是要看在能夠轉動或卡夾的地方，二次回路會不會在這里接地。最后要檢查二次電纜是否牢固地接在端子排上，如果出現松動則有可能導致電纜滑出來導致接地故障。

試拉電源是最重要的查找方法之一。由于直流系統接線復雜，分布較廣。通過斷開絕緣監測裝置選出的接地線路空開，觀察直流接地的信號是否還存在。若直流接地信號存在，則說明接地點不在此回路;若直流接地故障消失，則說明接地故障點就在下級回路中。值得注意的是，這項工作至少需要兩人進行配合。由于電站處于運行中，因此向調度申請后，斷開直流電源的時間應當很短。

絕緣檢查一般是已經確定了短路點在某條回路上，通過一段段解開電纜兩端，用搖表測量其接地電阻。若測出來的值遠小于規范要求的絕緣電阻，則說明接地點就在這里，需要通過更換電纜來排除接地故障。

6 結論

直流接地對電力系統安全運行具有較大的威脅，也是相關人員的工作難點之一。本文敘述了直流接地產生的原因以及危險之處，對直流接地故障查找的原理進行了分析，特別對查找步驟和查找方案詳細說明，為提高查找直流接地故障的水平提供參考。

參考文獻

[1]李紅梅，張賀偉，胡立峰.直流系統接地檢測問題分析及改進[J].電力情報，2002（03）.

[2]崔站濤，樊麗君.直流接地故障的分析與探索[J].寧夏電力，2007.

[3]林海濤.直接系統接地故障分析及查找方法[J].內蒙古科技與經濟，2009（z1）.

[4]陳家斌.變電設備運行異常及故障處理技術[M].北京：中國電力出版社，2009.endprint

摘 要 變電站內的直流系統為保護裝置、信號系統、控制等系統提供持續的直流電源，若出現直流接地可能導致出現誤動作，對電網的可靠運行產生威脅。本文闡述了直流系統的基本概念，分析了直流接地的常見原因以及危害，仔細論述了直流接地查找方法的工作原理并給出了查找方法。為變電站設備維護人員查找直流接地故障提供參考。

關鍵詞 直流系統;接地;環網;查找

中圖分類號：TM131 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0113-02

1直流系統基本概念

直流系統是變電站內為二次設備供電的系統，其主要采用±220V或±110V電壓等級，其正負電源母線對地電壓一般為+110V以及-110V。變電站直流系統一般采用浮充供電方式，整流裝置以及蓄電池并聯供電。當直流系統正常工作時，380V交流電經過整流器向用電設備供電，此時蓄電池一般處于充電狀態;當直流系統發生故障或沖擊直流電流較大時，轉變為蓄電池向用電設備提供直流電。直流系統通過這樣的設計，保證其能可靠提供持續的直流電源。

2 直流接地的常見原因

在變電站中，直流系統是一個具有很多分支的供電系統，其接線方式主要包括輻射型以及分段環網型，較為復雜。在變電站，直流接地主要原因有以下幾點：1）天氣因素。直流接地很大一部分產生的原因是在出現下雨或起霧的時候，由于端子箱較為潮濕，加熱器工作不良，容易造成直流接地。2）人為因素。作業人員由于工作不負責或失誤，將二次回路與設備外殼或其他接地部位相接觸造成直流接地;或者維護不到位，有些設備沒有按規定增加防雨罩導致銹蝕;或者作業時對電纜的絕緣層造成了損傷，或者誤接線等等。3）環境因素。由于很多設備運行的環境較為惡劣導致絕緣下降，若工作環境存在振動的情況也有可能造成直流回路出現異常。

3 直流接地的危害

若發生直流一點接地故障，一般不會嚴重影響直流系統的運行，但若由一點接地發展為多點接地則有可能導致保護裝置、信號系統、控制系統的誤動作。由于正常運行時跳閘線圈兩側為負電，當出現正接地的情況時，可能導致跳閘繼電器誤動作而跳閘;若發生兩點負接地，將跳閘線圈或合閘線圈短路，若出現線路故障則可能出現保護拒動。

4 查找直流接地的工作原理

從現場實際情況出發，查找直流接地通常采用以下幾種

原理。

1）平衡電橋法。平衡電橋法原理簡單，應用較為廣泛。它能夠監測到直流系統正負電源對地絕緣的情況。當沒有接地點時電流較為微弱，不足以使繼電器動作，當出現一點接地故障后電橋的平衡遭到破壞，經過繼電器動作線圈的電流變強，繼電器動作，絕緣檢測系統發出接地信號。

2）低頻信號注入法。其工作原理是當檢測出存在接地點時，向直流系統的正負兩極注入一個低頻交流信號，再利用電流互感器逐個檢測直流系統各個支路的電流，進而得到直流系統的對地電阻以及等值電容的泄露電流向量和，求出電流的電阻分量，得到絕緣電阻大小，當對地電阻比較小時即可找出直流接地的故障范圍。

3）變頻信號注入法。在較低的頻率范圍內，向直流系統正負極注入頻率變化的兩路信號，并且電壓大小不變，通過鉗形電流表觀察直流系統各支路電流大小的變化來查找接地點，其電流大小如下式所示。

（1）

（2）

其中，R是接地電阻，C為分布電容。

由式（1）和式（2），鉗形電流表測得的電流大小見下式。

（3）

其中，K=f2/f1。

由式（3）可知，利用注入頻率變化、電壓大小不變的電壓信號，能夠得到阻性電流值，再利用歐姆定律可得到對地電阻的大小。

4）直流檢測法。該方法是通過測量直流系統的一條支路在正極流出的電流值I1以及在負極流入的電流值I?2，若無接地點，則兩值幅值相等，方向相反。穿過電流互感器的電流和值為零。若出現直流接地導致電流泄露，則穿過傳感器的直流等于I1與I?2的差值。

5 直流接地查找方法

本文第四部分詳細給出了查找直流接地常見的工作原理，隨著技術的發展，不同的廠家通過各種原理的改進方式，逐漸提高直流接地查找的準確率和精度。對于變電站維護人員來說，在了解這些原理的同時也應當掌握查找的方法。

1）直流接地查找步驟。直流接地故障點的查找難度較大，若想以最快的速度發現接地點，維護人員就需要對電站的二次接線較為了解，對回路中繼電器的狀態非常熟悉。一般來說，直流系統可分為保護裝置電源部分、其他設備電源部分、控制電源部分、信號部分以及照明部分等。其遵循的步驟可采取先室外后室內，先非重要電源再重要電源。通常通過直流接地查找鉗表或斷開空開或電纜接線的方法，從上往下地縮小范圍直至確定到接地點的具體地點?？紤]到變電站正在運行，以保護裝置為例，斷開保護裝置電源的時間不能過長。斷開電源后要迅速判斷直流接地點是否還存在。由于可能存在寄生回路或多點接地等干擾，采用上述方法也可能無法找到接地點的位置，需要進一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法為仔細檢查、試拉電源、絕緣檢查。

仔細檢查的內容有幾個方面，首先要檢查是否因為下雨而導致接地故障，特別是室外的端子箱等處要重點查看。另外要查看端子箱內的封堵情況，防止小動物進入端子箱或電纜溝內，一方面小動物可能直接接觸到直流二次電纜，也有可能是小動物將二次電纜的絕緣層破壞掉。第三是要看在能夠轉動或卡夾的地方，二次回路會不會在這里接地。最后要檢查二次電纜是否牢固地接在端子排上，如果出現松動則有可能導致電纜滑出來導致接地故障。

試拉電源是最重要的查找方法之一。由于直流系統接線復雜，分布較廣。通過斷開絕緣監測裝置選出的接地線路空開，觀察直流接地的信號是否還存在。若直流接地信號存在，則說明接地點不在此回路;若直流接地故障消失，則說明接地故障點就在下級回路中。值得注意的是，這項工作至少需要兩人進行配合。由于電站處于運行中，因此向調度申請后，斷開直流電源的時間應當很短。

絕緣檢查一般是已經確定了短路點在某條回路上，通過一段段解開電纜兩端，用搖表測量其接地電阻。若測出來的值遠小于規范要求的絕緣電阻，則說明接地點就在這里，需要通過更換電纜來排除接地故障。

6 結論

直流接地對電力系統安全運行具有較大的威脅，也是相關人員的工作難點之一。本文敘述了直流接地產生的原因以及危險之處，對直流接地故障查找的原理進行了分析，特別對查找步驟和查找方案詳細說明，為提高查找直流接地故障的水平提供參考。

參考文獻

[1]李紅梅，張賀偉，胡立峰.直流系統接地檢測問題分析及改進[J].電力情報，2002（03）.

[2]崔站濤，樊麗君.直流接地故障的分析與探索[J].寧夏電力，2007.

[3]林海濤.直接系統接地故障分析及查找方法[J].內蒙古科技與經濟，2009（z1）.

[4]陳家斌.變電設備運行異常及故障處理技術[M].北京：中國電力出版社，2009.endprint

摘 要 變電站內的直流系統為保護裝置、信號系統、控制等系統提供持續的直流電源，若出現直流接地可能導致出現誤動作，對電網的可靠運行產生威脅。本文闡述了直流系統的基本概念，分析了直流接地的常見原因以及危害，仔細論述了直流接地查找方法的工作原理并給出了查找方法。為變電站設備維護人員查找直流接地故障提供參考。

關鍵詞 直流系統;接地;環網;查找

中圖分類號：TM131 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0113-02

1直流系統基本概念

直流系統是變電站內為二次設備供電的系統，其主要采用±220V或±110V電壓等級，其正負電源母線對地電壓一般為+110V以及-110V。變電站直流系統一般采用浮充供電方式，整流裝置以及蓄電池并聯供電。當直流系統正常工作時，380V交流電經過整流器向用電設備供電，此時蓄電池一般處于充電狀態;當直流系統發生故障或沖擊直流電流較大時，轉變為蓄電池向用電設備提供直流電。直流系統通過這樣的設計，保證其能可靠提供持續的直流電源。

2 直流接地的常見原因

在變電站中，直流系統是一個具有很多分支的供電系統，其接線方式主要包括輻射型以及分段環網型，較為復雜。在變電站，直流接地主要原因有以下幾點：1）天氣因素。直流接地很大一部分產生的原因是在出現下雨或起霧的時候，由于端子箱較為潮濕，加熱器工作不良，容易造成直流接地。2）人為因素。作業人員由于工作不負責或失誤，將二次回路與設備外殼或其他接地部位相接觸造成直流接地;或者維護不到位，有些設備沒有按規定增加防雨罩導致銹蝕;或者作業時對電纜的絕緣層造成了損傷，或者誤接線等等。3）環境因素。由于很多設備運行的環境較為惡劣導致絕緣下降，若工作環境存在振動的情況也有可能造成直流回路出現異常。

3 直流接地的危害

若發生直流一點接地故障，一般不會嚴重影響直流系統的運行，但若由一點接地發展為多點接地則有可能導致保護裝置、信號系統、控制系統的誤動作。由于正常運行時跳閘線圈兩側為負電，當出現正接地的情況時，可能導致跳閘繼電器誤動作而跳閘;若發生兩點負接地，將跳閘線圈或合閘線圈短路，若出現線路故障則可能出現保護拒動。

4 查找直流接地的工作原理

從現場實際情況出發，查找直流接地通常采用以下幾種

原理。

1）平衡電橋法。平衡電橋法原理簡單，應用較為廣泛。它能夠監測到直流系統正負電源對地絕緣的情況。當沒有接地點時電流較為微弱，不足以使繼電器動作，當出現一點接地故障后電橋的平衡遭到破壞，經過繼電器動作線圈的電流變強，繼電器動作，絕緣檢測系統發出接地信號。

2）低頻信號注入法。其工作原理是當檢測出存在接地點時，向直流系統的正負兩極注入一個低頻交流信號，再利用電流互感器逐個檢測直流系統各個支路的電流，進而得到直流系統的對地電阻以及等值電容的泄露電流向量和，求出電流的電阻分量，得到絕緣電阻大小，當對地電阻比較小時即可找出直流接地的故障范圍。

3）變頻信號注入法。在較低的頻率范圍內，向直流系統正負極注入頻率變化的兩路信號，并且電壓大小不變，通過鉗形電流表觀察直流系統各支路電流大小的變化來查找接地點，其電流大小如下式所示。

（1）

（2）

其中，R是接地電阻，C為分布電容。

由式（1）和式（2），鉗形電流表測得的電流大小見下式。

（3）

其中，K=f2/f1。

由式（3）可知，利用注入頻率變化、電壓大小不變的電壓信號，能夠得到阻性電流值，再利用歐姆定律可得到對地電阻的大小。

4）直流檢測法。該方法是通過測量直流系統的一條支路在正極流出的電流值I1以及在負極流入的電流值I?2，若無接地點，則兩值幅值相等，方向相反。穿過電流互感器的電流和值為零。若出現直流接地導致電流泄露，則穿過傳感器的直流等于I1與I?2的差值。

5 直流接地查找方法

本文第四部分詳細給出了查找直流接地常見的工作原理，隨著技術的發展，不同的廠家通過各種原理的改進方式，逐漸提高直流接地查找的準確率和精度。對于變電站維護人員來說，在了解這些原理的同時也應當掌握查找的方法。

1）直流接地查找步驟。直流接地故障點的查找難度較大，若想以最快的速度發現接地點，維護人員就需要對電站的二次接線較為了解，對回路中繼電器的狀態非常熟悉。一般來說，直流系統可分為保護裝置電源部分、其他設備電源部分、控制電源部分、信號部分以及照明部分等。其遵循的步驟可采取先室外后室內，先非重要電源再重要電源。通常通過直流接地查找鉗表或斷開空開或電纜接線的方法，從上往下地縮小范圍直至確定到接地點的具體地點?？紤]到變電站正在運行，以保護裝置為例，斷開保護裝置電源的時間不能過長。斷開電源后要迅速判斷直流接地點是否還存在。由于可能存在寄生回路或多點接地等干擾，采用上述方法也可能無法找到接地點的位置，需要進一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法為仔細檢查、試拉電源、絕緣檢查。

仔細檢查的內容有幾個方面，首先要檢查是否因為下雨而導致接地故障，特別是室外的端子箱等處要重點查看。另外要查看端子箱內的封堵情況，防止小動物進入端子箱或電纜溝內，一方面小動物可能直接接觸到直流二次電纜，也有可能是小動物將二次電纜的絕緣層破壞掉。第三是要看在能夠轉動或卡夾的地方，二次回路會不會在這里接地。最后要檢查二次電纜是否牢固地接在端子排上，如果出現松動則有可能導致電纜滑出來導致接地故障。

試拉電源是最重要的查找方法之一。由于直流系統接線復雜，分布較廣。通過斷開絕緣監測裝置選出的接地線路空開，觀察直流接地的信號是否還存在。若直流接地信號存在，則說明接地點不在此回路;若直流接地故障消失，則說明接地故障點就在下級回路中。值得注意的是，這項工作至少需要兩人進行配合。由于電站處于運行中，因此向調度申請后，斷開直流電源的時間應當很短。

絕緣檢查一般是已經確定了短路點在某條回路上，通過一段段解開電纜兩端，用搖表測量其接地電阻。若測出來的值遠小于規范要求的絕緣電阻，則說明接地點就在這里，需要通過更換電纜來排除接地故障。

6 結論

直流接地對電力系統安全運行具有較大的威脅，也是相關人員的工作難點之一。本文敘述了直流接地產生的原因以及危險之處，對直流接地故障查找的原理進行了分析，特別對查找步驟和查找方案詳細說明，為提高查找直流接地故障的水平提供參考。

參考文獻

[1]李紅梅，張賀偉，胡立峰.直流系統接地檢測問題分析及改進[J].電力情報，2002（03）.

[2]崔站濤，樊麗君.直流接地故障的分析與探索[J].寧夏電力，2007.

[3]林海濤.直接系統接地故障分析及查找方法[J].內蒙古科技與經濟，2009（z1）.

[4]陳家斌.變電設備運行異常及故障處理技術[M].北京：中國電力出版社，2009.endprint